Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Développement détecteurs
RD51, ILC/ILD, FCC
Développement détecteurs

Un prototype de détecteur TPC, testé en faisceau à DESI en Allemagne.

L’International Linear Collider (ILC) est l’un des grands projets considérés pour le futur de la physique des particules et l'exploration détaillée du domaine de la brisure spontanée de la symétrie électrofaible.   

 

ILC désigne un collisionneur électron-positon linéaire qui sera localisé au Japon, et dont le programme de physique couvrira plusieurs décennies à partir des années 30.  Dans une première phase, l'ILC fonctionnera à 250 GeV d'énergie, pour l'étude précise des propriétés du boson de Higgs produit en association avec un boson Z.  Dans des phases ultérieures, l'énergie sera portée à 360 GeV pour l'étude du quark top au seuil de production par paire, puis à 500 GeV et au-delà, pour l'étude de la production du boson de Higgs par fusion de bosons vecteurs et la production par paires de bosons de Higgs.  L'ILC présente un fort potentiel de découverte et d'étude de la physique au-delà du Modèle standard, complémentaire de celui du HL-LHC.  

 

Dans les quinze dernières années, les ingénieurs de l'Irfu ont joué un rôle majeur dans le choix de la technologie d'accélération cryogénique pour l'ILC.  Dans le cadre du projet XFEL à DESI en Allemagne, l'Irfu et ses partenaires ont récemment apporté la preuve de principe de la production et de l'assemblage d'un grand nombre de cryo-modules présentant les propriétés de champs accélérateurs requises pour un ILC (au-delà de 25 MV/m).

 

La detector R&D menée à l’Irfu pour une future expérience (ILD) auprès de l’ILC se focalise sur un trajectomètre TPC (chambre à projection temporelle) avec une lecture par des détecteurs gazeux de type micromegas. Des tests en faisceau sont réalisés depuis 2008 à l’aide d’un grand prototype (voir figure). 

 

La collaboration RD51 au CERN, dans laquelle les physiciens de l'Irfu occupent des postes de responsabilité, organise les efforts de R&D autour du développement de la technologie des détecteurs gazeux à micro-structure (MPGD) dans répondre aux besoins des détecteurs de physique des particules auprès des futurs collisionneurs.

 

Le futur collisionneur circulaire FCC est un projet destiné à réfléchir à la conception d'un collisionneur proton-proton de très haute énergie qui pourrait prendre le relais du LHC à l'horizon 2035.  Dans l'optique de réaliser des collisions à une énergie de 100 TeV (à comparer à l'énergie nominale du LHC, 14 TeV) le projet FCC envisage la réalisation d'un tunnel circulaire de 80 à 100 km dans la région de Génève.  Un tel tunnel pourrait accueillir dans une première phase, appelée FCC-ee, un collisionneur électron-positon de haute luminosité, pour l'étude de précision du boson de Higgs au seuil HZ et la production au seuil de paires de quarks top. 


Les physiciens du SPP étudient les configurations magnétiques et les concepts de détecteurs capables d'analyser des collisions de protons à de telles énergies. Dans le cadre de FCC-ee, ils envisagent aussi la possibilité d'utiliser un détecteur de type TPC avec une lecture MPGD, en se penchant notamment sur le problème spécifique des distorsions dues au retour des ions dans la zone de dérive. 

 

 

Le groupe ILC/ILD du SPP comprend quatre physiciens et un thésard. Le chef de groupe est Paul Colas.

 

 

 

Le proto-groupe FCC du SPP réunit sept physiciens :

 

 

Maj : 20/03/2018 (3434)

 

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